JP3561598B2 - Compressors and air conditioners - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、能力可変型の圧縮機とその圧縮機を備えた空気調和機に係り、消費エネルギーの低減を図りながら、多段階での能力制御を実現する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の空気調和機では、冷暖房時における室温のオーバシュートやハンチングを防止するため、利用側(室内熱交換器)の能力要求に応じて、熱源側(圧縮機)で能力制御を行うものが主流となっている。圧縮機の能力制御方法としては、インバータ装置を用いて交流電流の周波数を変換し、これにより圧縮機の駆動回転数をリニアに制御するものが多い。この方法によれば、圧縮機の能力を0〜定格点まで任意に変動させることができるため、略完全な空気調和制御が実現可能となる。ところが、インバータ装置には、周波数変換に伴うエネルギーロスが避けられない他、望ましくない電磁波を環境に放出したり、大型のものでは装置コストが高くなる等、種々の問題がある。
【0003】
そこで、特開平8−247560号等では、一定速度で駆動される圧縮機構が内装された定速圧縮機を用いながら、パワーセーブ機構や冷媒戻し回路により能力制御を行う能力可変型定速圧縮機が提案されている。パワーセーブ機構は、圧縮機構のシリンダ側壁等に弁装置を付設したもので、この弁装置を開放することにより、例えば、圧縮行程前半における圧縮仕事が行われなくなる。また、冷媒戻し回路は、例えば、圧縮機の吐出側冷媒回路と吸込側冷媒回路との間にバイパス回路を設け、このバイパス回路に介装された弁装置を開放することにより、圧縮後の冷媒の一部を吸込側冷媒回路に環流させる。
【0004】
能力可変型定速圧縮機と通常の定速圧縮機とを組み合わせた場合、両圧縮機を個別に運転あるいは停止させたり、パワーセーブ機構や冷媒戻し回路を用いることにより、多段階の能力制御が可能となる。例えば、能力可変型定速圧縮機の定格能力を4馬力、定速圧縮機の定格能力を6馬力とし、パワーセーブ機構による能力可変型定速圧縮機の能力低減量を2馬力、冷媒戻し回路による能力低減量を1馬力とすると、1〜10馬力の範囲で1馬力毎(すなわち、10段階)に能力が切換えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した冷媒戻し回路を開放させると、圧縮後の冷媒の一部が吸込側冷媒回路に環流するため、圧縮機は無駄な圧縮仕事を行うことになる。例えば、9馬力の能力で運転が行われる際には、冷媒戻し回路により1馬力の圧縮仕事が廃棄されるが、エネルギー消費は10馬力の能力で運転が行われるときと略同等となる。これにより、インバータ装置と同等あるいはそれ以上のエネルギーロスが発生し、能力可変型定速圧縮機の採用を難しくさせる要因となっていた。尚、冷媒戻し回路を設けず、パワーセーブ機構のみによる能力制御を行うことも考慮されたが、その場合には、上述した圧縮機構成では能力切換えが2馬力毎(すなわち、5段階)となってしまう。そのため、空気調和機においては、利用側の能力要求が小さい(例えば、1〜3馬力程度)場合等には、室温のオーバシュートやハンチングが起こり、被空調空間におけるユーザーの快適性を損なう虞があった。
【0006】
本発明は上記状況に鑑みなされたものであり、消費エネルギーの低減等を図りながら、多段階での能力制御を実現した圧縮機とこの圧縮機を備えた空気調和機とを提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1の発明では、シリンダ内で偏心回転するロータと、このロータの外周面に摺接して吸入空間と圧縮空間とを画成するベーンとからなる圧縮要素を複数有し、当該複数の圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型の圧縮機であって、一の圧縮要素における圧縮空間と他の圧縮要素における吸入空間とを所定の位相で連通させる連通路と、当該連通路内での流体の流通を遮断する遮断弁と、当該連通路に設けられ、流体を一方向のみに通過させる逆止弁とからなるパワーセイブ手段を備えたものを提案する。
【0008】
この発明によれば、パワーセイブ手段の遮断弁が閉鎖されると、各圧縮要素において全ての圧縮仕事が行われ、圧縮機は定格能力をもって運転される。また、遮断弁が開放されると、連通路に設けられた逆止弁の作用により、一方の圧縮要素の圧縮空間から他方の圧縮要素の吸込空間にのみ流体が流出し、圧縮機はパワーセーブされた状態で運転される。
【0009】
また、請求項2の発明では、シリンダ内で偏心回転するロータと、このロータの外周面に摺接して吸入空間と圧縮空間とを画成するベーンとからなる圧縮要素を複数有し、当該複数の圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型の圧縮機であって、前記圧縮要素の少なくとも一つに設けられ、その圧縮要素の吸入空間と圧縮空間とを連通させる圧縮停止手段を備えたものを提案する。
【0010】
この発明によれば、圧縮停止手段が作動しないときには、各圧縮要素において全ての圧縮仕事が行われ、圧縮機は定格能力をもって運転される。また、ある圧縮要素に設けられた圧縮停止手段が作動すると、その圧縮要素では圧縮仕事が全く行われなくなり、圧縮機は当該圧縮要素の排除容積に応じた能力をセーブされた状態で運転される。
【0011】
また、請求項3の発明では、シリンダ内で偏心回転するロータと、このロータの外周面に摺接して吸入空間と圧縮空間とを画成するベーンとからなる圧縮要素を複数有し、当該複数の圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型の圧縮機であって、一の圧縮要素における圧縮空間と他の圧縮要素における吸入空間とを所定の位相で連通させる連通路と、当該連通路内での流体の流通を遮断する遮断弁と、当該連通路に設けられ、流体を一方向のみに通過させる逆止弁とからなるパワーセイブ手段と、前記圧縮要素の少なくとも一つに設けられ、その圧縮要素の吸入空間と圧縮空間とを連通させる圧縮停止手段とを備えたものを提案する。
【0012】
この発明によれば、パワーセイブ手段と圧縮停止手段の作動状態とにより、圧縮機は、定格能力をもって運転される他、能力を複数の段階をもってセーブされた状態でも運転される。
【0013】
また、請求項4の発明では、請求項1〜3のいずれか一項に記載の圧縮機を備えた空気調和機を提案する。
【0014】
この発明では、例えば、室外ユニット内に二つの圧縮要素を有する定速圧縮機を配設し、この定速圧縮機に両圧縮要素間で冷媒を移動させるパワーセーブ手段を設ける他、各圧縮要素毎に圧縮停止手段を設ける。これにより、両定速圧縮機の駆動制御とパワーセーブ手段および圧縮停止手段の駆動制御とを行うことで、エネルギーロスの要因となる冷媒戻し回路を設けることなく、多段階の能力制御が実現される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、1台の室外ユニット1と複数台の室内ユニット3とからなる空気調和機の概略構成図であり、同図中には実線で冷媒回路を示し、一点鎖線で電気回路を示してある。
【0016】
室外ユニット1側には、圧縮機5、電磁式の四方弁9、室外熱交換器11、電動ファン13、アキュムレータ15、オイルセパレータ17等が設置されている。また、室内ユニット3側には、電動膨張弁21、室内熱交換器23、電動ファン25等が設置されている。冷媒回路を構成する機器は、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供される冷媒配管31〜48により接続されている。図中、27は常閉形の電磁開閉弁(以下、第1電磁弁と記す)、29は3位置3ポート型の電磁切換弁(以下、第2電磁弁と記す)であり、共に後述するパワーセーブ機構の駆動に供される。
【0017】
室外ユニット1内には、CPUを始め、入出力インタフェースやROM、RAM等から構成された、室外側コントロールユニット(以下、室外側ECUと記す)51が設置されている。室外側ECU51は、内蔵した制御プログラムや図示しない各種センサ等からの入力情報に基づき、両圧縮機5,7や四方弁9、電動ファン13、第1および第2電磁弁27,29を駆動制御する。
【0018】
一方、室内ユニット3内には、CPUを始め、入出力インタフェースやROM、RAM等から構成された、室内側コントロールユニット(以下、室内側ECUと記す)52が設置されている。室内側ECU52は、内蔵した制御プログラムや図示しないリモートコントローラおよび各種センサ等からの入力信号に基づき、電動膨張弁21や電動ファン25の駆動制御を行うと共に、室外側ECU51との間で相互に信号の授受を行う。
【0019】
本実施形態の場合、圧縮機5は上下一対の回転圧縮要素を有する電動ツインロータ型の定速圧縮機であり、その定格出力は4馬力に設定されている。また、圧縮機5には、図2に示すパワーセーブ機構と図4に示す圧縮停止機構とが設けられており、それらの作動により圧縮機5の圧縮仕事が8段階に切り換えられる。
【0020】
以下、本実施形態におけるパワーセーブ機構の構造および作用を説明する。
【0021】
圧縮機5の圧縮機構61は、図2にその半裁縦断面を示すように、メインフレーム65とベアリングプレート67とに挟持された上下一対のシリンダ69,70と、両シリンダ69,70および中間プレート71により画成された上下一対のシリンダ室73,75と、両シリンダ室73,75の内周面に沿い相互に180゜の位相をもって偏心回転する上下一対のロータ77,79とからなっている。
【0022】
本実施形態の場合、両ロータ77,79は同一の径を有しているが、上方ロータ77の全高と下方ロータ79の全高との比は1:3に設定されている。したがって、上方シリンダ室73と下方シリンダ室75とにおける両ロータ77,79の排除容積の比も1:3となり、上方の回転圧縮要素は1馬力の定格出力を有し、下方の回転圧縮要素は3馬力の定格出力を有することになる。図中、80は圧縮機ケーシングである。
【0023】
パワーセーブ機構81は、両シリンダ室73,75を所定の連通部位(後述するベーンと180゜位相のずれた部位)で連通させるもので、両シリンダ69,70および中間プレート71の外周部に上下方向に沿って穿孔された連通孔83と、上方シリンダ室73と連通孔83とを連通する第1バルブ孔85と、下方シリンダ室75と連通孔83とを連通する第2,3バルブ孔87,89とを連通路としている。
【0024】
各バルブ孔85,87,89には、図3(図2中のA−A断面図)に示すように、スプールバルブ孔91が水平方向に交差するかたちでそれぞれ穿孔されており、これらスプールバルブ孔91内にスプールバルブ92とバルブスプリング(圧縮コイルスプリング)93とが収納されている。そして、スプールバルブ孔91の右端には冷媒ガス導入孔94が穿孔されており、この冷媒ガス導入孔94を介して各スプールバルブ孔91内に第1〜第3パワーセーブ配管44,46,47からの冷媒ガスが導入される。
【0025】
本実施形態の場合、冷媒ガス導入孔94から低圧の冷媒ガスが導入された状態では、スプールバルブ92の大径部95によりバルブ孔85,87,89が閉鎖されている。そして、冷媒ガス導入孔94から所定値以上の高圧(例えば、圧縮機5の最大吐出圧の10%)の冷媒ガスが導入されると、図3に示したように、バルブスプリング93が圧縮してスプールバルブ92が左方に移動し、スプールバルブ92の小径部96を介してバルブ孔85,87,89が開放される。図中、97はねじプラグである。
【0026】
第2バルブ孔87と第3バルブ孔89とには、それぞれリードバルブ型の逆止弁98,99が配設されており、第2バルブ孔87内の逆止弁98は下方シリンダ室75から連通孔83へのみガス冷媒を流通させ、第3バルブ孔89内の逆止弁99は連通孔83から下方シリンダ室75へのみガス冷媒を流通させる。
【0027】
前述した第1電磁弁27は、圧縮機5の吐出側冷媒配管31と吸入側冷媒配管41とを連通する第1,第2バイパス配管42,43の間に介装されている。そして、第1バルブ孔85側の冷媒ガス導入孔94に連通する第1パワーセーブ配管44は、第1バイパス配管42に接続しており、その接続部位の上流にはガス冷媒の流量を絞るためのキャピラリチューブ49が配設されている。
【0028】
一方、第2電磁弁29は、前述したように3位置3ポート切換電磁弁であり、第1位置で第1〜第3ポートを相互に連通させ、第2位置で第1ポートと第2ポートとを連通させ、第3位置で第1ポートと第3ポートとを連通させる構造となっている。そして、第2電磁弁29の第1ポートには第1パワーセーブ配管44から分岐した冷媒配管45が接続し、第2ポートには第2パワーセーブ配管46が接続し,第3ポートには第3パワーセーブ配管47が接続している。
【0029】
本実施形態では、パワーセーブ機構81を作動させる場合、室外側ECU51は、第1電磁弁27を閉鎖して第1バイパス配管45と第2バイパス配管46との連通を遮断する。すると、第1バイパス配管42および第1パワーセーブ配管44を介して、吐出側冷媒配管31からの高圧冷媒ガスが第1バルブ孔85側のスプールバルブ孔91に導入され、前述したように、スプールバルブ92が作動して第1バルブ孔85が開放される。
【0030】
第1電磁弁27の閉鎖と同時に、室外側ECU51は、第2電磁弁29を第1〜第3位置のいずれかに切り換える。例えば、第2電磁弁29を第1位置に切り換えた場合、第1パワーセーブ配管44に導入されている高圧冷媒ガスが、第2,第3パワーセーブ配管46,47を介して、第2,第3バルブ孔87,89側のスプールバルブ孔91に導入され、第2,第3バルブ孔87,89が開放される。この状態では、上方シリンダ室73と下方シリンダ室75とが各バルブ孔85,87,89および連通孔83を介して連通され、一方のシリンダ室73(75)の圧縮空間から他方のシリンダ室75(73)の吸入空間にガス冷媒が流出し、両シリンダ室73,75における圧縮仕事の半分(すなわち、圧縮機構61全体としては50%=2馬力)がセーブされる。
【0031】
また、室外側ECU51が、第2電磁弁29を第2位置に切り換えた場合、第1パワーセーブ配管44に導入されている高圧冷媒ガスが、第2パワーセーブ配管46を介して、第2バルブ孔87側のスプールバルブ孔91に導入され、第2バルブ孔87が開放される。この状態では、上方シリンダ室73と下方シリンダ室75とが第1,第2バルブ孔85,87および連通孔83を介して連通され、逆止弁98の作用により下方シリンダ室75の圧縮空間から上方シリンダ室73の吸入空間にのみガス冷媒が流出し、下方シリンダ室75における圧縮仕事の半分(すなわち、圧縮機構61全体としては37.5%=1.5馬力)がセーブされる。
【0032】
更に、室外側ECU51が、第2電磁弁29を第3位置に切り換えた場合、第1パワーセーブ配管44に導入されている高圧冷媒ガスが、第3パワーセーブ配管47を介して、第3バルブ孔89側のスプールバルブ孔91に導入され、第3バルブ孔87が開放される。この状態では、上方シリンダ室73と下方シリンダ室75とが第1,第3バルブ孔85,89および連通孔83を介して連通され、逆止弁99の作用により上方シリンダ室73の圧縮空間から下方シリンダ室75の吸入空間にのみガス冷媒が流出し、上方シリンダ室73における圧縮仕事の半分(すなわち、圧縮機構61全体としては12.5%=0.5馬力)がセーブされる。
【0033】
一方、パワーセーブ機構81を停止させる場合、室外側ECU51は、第1電磁弁27を開放すると共に、第2電磁弁29を第1位置に切り換える。すると、各スプールバルブ孔91は、第1〜第3パワーセーブ配管44,46,47および第2バイパス配管43を介して、吸入側冷媒配管43に連通することになる。そして、第1バイパス配管42からの高圧冷媒ガスの供給がキャピラリチューブ49の作用によりごく少量であることから、各スプールバルブ孔91内の高圧ガス冷媒が吸入側冷媒配管43に流出し、スプールバルブ92が元位置に復帰して、第1〜第3バルブ孔85,87,89が閉鎖される。
【0034】
これにより、両シリンダ室73,75における圧縮仕事が全て行われ、圧縮機5が定格出力(本実施形態では、4馬力)を発生することになる。尚、キャピラリチューブ49には、第1,第2バイパス配管42,43を介して連通された際において、吐出側冷媒配管31から吸入側冷媒配管41に流出する高圧冷媒ガスの量をごく少なくする作用もある。
【0035】
次に、本実施形態における圧縮停止機構の構造および作用を説明する。
【0036】
圧縮機5の両シリンダ69,70には、図4にその半裁横断面を示すように、圧縮停止機構101が組み込まれている。圧縮停止機構101は、両シリンダ69,70にそれぞれ埋設された電磁ストッパ103と、ベーン105に形成された係止凹部107とからなっている。電磁ストッパ103は、ソレノイド式のアクチュエータ(図示せず)を内蔵しており、その作動時にはロックピン109が図4中で左方に突出する。
【0037】
通常運転時においては、図4に示したように、電磁ストッパ103のロックピン109とベーン105の係止凹部107とが離間しており、ベーン105は図示しないベーンスプリングによりロータ77(ロータ79)の外周面に押し付けられる。これにより、上方シリンダ室73(下方シリンダ室75)が吸入空間121と圧縮空間123に画成され、ロータ77(ロータ79)の回転に伴って圧縮仕事がなされる。
【0038】
ところが、室外側ECU51からの駆動電流により電磁ストッパ103が駆動(ソレノイドが励磁)されると、図5に示したように、ロックピン109が図中左方に突出し、その先端がベーン105の係止凹部107に嵌入する。これにより、ベーン105は上方シリンダ69(下方シリンダ室75)の内周面から突出しなくなり、上方シリンダ室73(下方シリンダ室75)では冷媒の吸入および圧縮が全く行われなくなる。
【0039】
これにより、本実施形態の圧縮機5では、上方シリンダ69側の圧縮停止機構101が作動すると1馬力の圧縮仕事がセーブされ、下方シリンダ70側の圧縮停止機構101が作動すると3馬力の圧縮仕事がセーブされることになる。尚、電磁ストッパ103の作動時には、ロックピン109が瞬時に左方に突出するが、その先端が係止凹部107に嵌入するタイミングは、ベーン105がロータ77により上方シリンダ69(下方シリンダ70)内に押し込まれた瞬間となる。
【0040】
次に、冷房運転時における冷媒の流れを説明する。
【0041】
アキュムレータ15から冷媒配管41を経由して圧縮機5に吸引されたガス冷媒は、断熱圧縮されることにより高温の高圧ガス冷媒となって圧縮機5から吐出される。吐出された高圧ガス冷媒は、冷媒配管31、オイルセパレータ17、冷媒配管32を経由し、四方弁9により進路を制御された後、冷媒配管33を経由して室外熱交換器11に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器11内を通過する間に外気により冷却され、凝縮することによって液冷媒となった後、冷媒配管34〜36を経由して各室内ユニット3の電動膨張弁21に流入する。
【0042】
液冷媒は、電動膨張弁21で流量を制御された後、室内熱交換器23に流入し、室内熱交換器23内を通過する間に気化してガス冷媒となり、気化潜熱により電動ファン25が送風した室内空気を冷却する。この際、室内側ECU52は、設定温度と室温との偏差に基づき電動ファン7の回転数を制御すると共に、室内熱交換器23の入口側冷媒温度と出口側冷媒温度との偏差が所定値(例えば、0〜1℃)となるように電動膨張弁21の開弁量(弁体駆動用ステップモータのステップ数)を制御する。
【0043】
室内熱交換器23で気化したガス冷媒は、冷媒配管37〜39、四方弁9、冷媒配管40を経由してアキュムレータ15に流入し、冷媒配管41から再び圧縮機5に吸引される。
【0044】
一方、暖房運転時には、四方弁9が破線で示すように切り換えられ、破線の矢印で示すように、冷媒の流れも冷房運転時とは逆になる。すなわち、圧縮機5から吐出された高温の高圧ガス冷媒は、室内熱交換器23に導入された後、室内熱交換器23内を通過する間に凝縮して液冷媒となり、凝縮潜熱により電動ファン25が送風した室内空気を加熱する。次に、液冷媒は、室外熱交換器11に流入し、室外熱交換器11内を通過する間に外気により加熱され、気化することによってガス冷媒となった後、アキュムレータ15から圧縮機5に再び吸入される。
【0045】
以下、図6〜図13の模式図を用い、本実施形態における能力制御の手順を説明する。尚、模式図においては、説明の便宜上、上方シリンダ69および下方シリンダ70を上下に配置し、更に、容積の相違を平面化して示してある。さて、空気調和機の運転が開始されると、室外側ECU51は、各室内側ECU52からの入力信号に基づき目標圧縮仕事を決定し、圧縮機5を起動する(起動用マグネットスイッチをONにする)と共に、パワーセーブ制御および圧縮停止制御を行う。
【0046】
すなわち、図14に示すように、目標圧縮仕事が4馬力の場合、室外側ECU51は、第1電磁弁27を開放すると共に、電磁ストッパ103をOFFにする。すると、パワーセーブ機構81と圧縮停止機構101とが共に作動しないため、図6の模式図に示したように、圧縮機5の両シリンダ室73,75内では規定の圧縮仕事が行われ、室外ユニット1としては4馬力の圧縮仕事がなされる。
【0047】
目標圧縮仕事が3.5馬力の場合、室外側ECU51は、第1電磁弁27を遮断すると共に、第2電磁弁29を第3位置に切り換える。すると、パワーセーブ機構81により、図7の模式図に示したように、上方シリンダ室73の圧縮空間123から下方シリンダ室75の吸入空間121にガス冷媒が流出し、前述したように0.5馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット1全体としては、4馬力から0.5馬力が減じられて、3.5馬力の圧縮仕事がなされる。
【0048】
目標圧縮仕事が3馬力の場合、室外側ECU51は、第1電磁弁27を開放すると共に、上方シリンダ69側の電磁ストッパ103を駆動する。すると、圧縮停止機構101により、図8の模式図に示したように、上方シリンダ室73では冷媒の吸入および圧縮が全く行われなくなり、前述したように1馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット1全体としては、4馬力から1馬力が減じられて、3馬力の圧縮仕事がなされる。
【0049】
目標圧縮仕事が2.5馬力の場合、室外側ECU51は、第1電磁弁27を遮断すると共に、第2電磁弁29を第2位置に切り換える。すると、パワーセーブ機構81により、図9の模式図に示したように、下方シリンダ室75の圧縮空間123から上方シリンダ室73の吸入空間121にガス冷媒が流出し、前述したように1.5馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット1全体としては、4馬力から1.5馬力が減じられて、2.5馬力の圧縮仕事がなされる。
【0050】
目標圧縮仕事が2馬力の場合、室外側ECU51は、第1電磁弁27を遮断すると共に、第2電磁弁29を第1位置に切り換える。すると、パワーセーブ機構81により、図10の模式図に示したように、上方シリンダ室73の圧縮空間123から下方シリンダ室75の吸入空間121にガス冷媒が流出する一方で、下方シリンダ室75の圧縮空間123から上方シリンダ室73の吸入空間121にガス冷媒が流出し、前述したように2馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット1全体としては、4馬力から2馬力が減じられて、2馬力の圧縮仕事がなされる。
【0051】
目標圧縮仕事が1.5馬力の場合、室外側ECU51は、第1電磁弁27を閉鎖し、第2電磁弁29を第2位置に切り換えると共に、上方シリンダ69側の電磁ストッパ103を駆動する。すると、パワーセーブ機構81と圧縮停止機構101により、図11の模式図に示したように、下方シリンダ室75の圧縮空間123から上方シリンダ室73にガス冷媒が流出すると共に、上方シリンダ室73では冷媒の吸入および圧縮が全く行われなくなり、2.5馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット1全体としては、4馬力から2.5馬力が減じられて、1.5馬力の圧縮仕事がなされる。
【0052】
目標圧縮仕事が1馬力の場合、室外側ECU51は、第1電磁弁27を開放すると共に、下方シリンダ70側の電磁ストッパ103を駆動する。すると、圧縮停止機構101により、図12の模式図に示したように、下方シリンダ室75では冷媒の吸入および圧縮が全く行われなくなり、前述したように3馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット1全体としては、4馬力から3馬力が減じられて、1馬力の圧縮仕事がなされる。
【0053】
目標圧縮仕事が0.5馬力の場合、室外側ECU51は、第1電磁弁27を閉鎖し、第2電磁弁29を第3位置に切り換えると共に、下方シリンダ70側の電磁ストッパ103を駆動する。すると、パワーセーブ機構81と圧縮停止機構101により、図13の模式図に示したように、上方シリンダ室73の圧縮空間123から下方シリンダ室75にガス冷媒が流出すると共に、下方シリンダ室75では冷媒の吸入および圧縮が全く行われなくなり、3.5馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット1全体としては、4馬力から3.5馬力が減じられて、0.5馬力の圧縮仕事がなされる。
【0054】
このように、本実施形態では、図14に示したように、パワーセーブ機構81と圧縮停止機構101とを駆動制御することにより、0.5〜4馬力まで0.5馬力毎の能力制御を実現できた。そして、この能力制御にあたっては、圧縮仕事を廃棄する冷媒戻し制御を行わないことにより、エネルギ効率を向上させることができた。
【0055】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では1台の定速圧縮機にパワーセーブ機構と圧縮停止機構とを設けるようにしたが、複数台の定速圧縮機のうち1台にパワーセーブ機構と圧縮停止機構とを設けるようにしてもよい。また、上記実施形態では、パワーセーブ機構や圧縮停止機構をツインロータ型の定速圧縮機に設けるようにしたが、トリプルロータ以上の圧縮機構を備えた定速圧縮機に設けるようにしてもよい。また、パワーセーブ機構については、例えば、圧縮機ケーシングの外部に連通回路と電磁弁とを設ける等、種々の構造が考えられるし、そのセーブ量についても自由に設定可能である。また、圧縮停止機構の駆動源として、高圧冷媒ガスを用いるようにしてもよい。その他、冷媒回路の具体的構成等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型定速圧縮機にパワーセーブ機構や圧縮停止機構を設けるようにしたため、圧縮仕事を廃棄する冷媒戻し制御を行うことなく多段階の能力制御が可能になり、エネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空気調和機の一実施形態を示す冷媒および電気回路図である。
【図2】パワーセーブ機構の構造を示す半裁縦断面図である。
【図3】図2中のA−A断面図である。
【図4】圧縮停止機構の不作動状態を示す半裁横断面図である。
【図5】圧縮停止機構の作動状態を示す半裁横断面図である。
【図6】実施形態の作用を示す模式図である。
【図7】実施形態の作用を示す模式図である。
【図8】実施形態の作用を示す模式図である。
【図9】実施形態の作用を示す模式図である。
【図10】実施形態の作用を示す模式図である。
【図11】実施形態の作用を示す模式図である。
【図12】実施形態の作用を示す模式図である。
【図13】実施形態の作用を示す模式図である。
【図14】目標圧縮仕事と各機構の作動との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 室外ユニット
3 室内ユニット
5 圧縮機
27 第1電磁弁
29 第2電磁弁
51 室外側ECU
69 上方シリンダ
70 下方シリンダ
77,79 ロータ
81 パワーセーブ機構
101 圧縮停止機構
103 電磁ストッパ
105 ベーン
121 吸入空間
123 圧縮空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable capacity compressor and an air conditioner including the compressor, and relates to a technique for achieving multi-stage capacity control while reducing energy consumption.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to prevent overshooting and hunting at room temperature during cooling and heating, air conditioners that perform capacity control on the heat source side (compressor) according to the capacity requirements of the user side (indoor heat exchanger) are the mainstream. It has become. As a method of controlling the capacity of a compressor, there are many methods in which the frequency of an alternating current is converted using an inverter device, and thereby the driving speed of the compressor is linearly controlled. According to this method, since the capacity of the compressor can be arbitrarily varied from 0 to the rated point, substantially perfect air conditioning control can be realized. However, the inverter device has various problems, such as the inevitable energy loss due to the frequency conversion, emission of undesired electromagnetic waves to the environment, and increase in device cost for large-sized devices.
[0003]
Thus, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-247560 and the like disclose a variable-capacity constant-speed compressor in which the power is controlled by a power save mechanism and a refrigerant return circuit while using a constant-speed compressor having a compression mechanism driven at a constant speed. Has been proposed. The power save mechanism has a valve device attached to a cylinder side wall or the like of the compression mechanism. By opening the valve device, for example, compression work in the first half of the compression stroke is not performed. Further, the refrigerant return circuit, for example, by providing a bypass circuit between the discharge-side refrigerant circuit and the suction-side refrigerant circuit of the compressor, and by opening a valve device interposed in this bypass circuit, the compressed refrigerant Is recirculated to the suction side refrigerant circuit.
[0004]
When a variable-capacity constant-speed compressor and a normal constant-speed compressor are combined, multi-stage capacity control can be achieved by operating or stopping both compressors individually, or by using a power save mechanism or refrigerant return circuit. It becomes possible. For example, the rated capacity of the variable capacity constant speed compressor is 4 hp, the rated capacity of the constant speed compressor is 6 hp, the capacity reduction amount of the variable capacity constant speed compressor by the power save mechanism is 2 hp, and the refrigerant return circuit. Assuming that the power reduction amount is 1 horsepower, the power is switched every one horsepower (that is, in 10 steps) in the range of 1 to 10 horsepower.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the above-described refrigerant return circuit is opened, a part of the compressed refrigerant flows back to the suction-side refrigerant circuit, so that the compressor performs useless compression work. For example, when operating at a capacity of 9 hp, the compression work of 1 hp is discarded by the refrigerant return circuit, but the energy consumption is substantially the same as when operating at a capacity of 10 hp. As a result, an energy loss equal to or greater than that of the inverter device occurs, which has been a factor that makes it difficult to employ a variable capacity constant speed compressor. In addition, although consideration was given to performing the capacity control only by the power saving mechanism without providing the refrigerant return circuit, in that case, in the above-described compressor configuration, the capacity switching is performed every two horsepower (that is, five stages). Would. For this reason, in the air conditioner, when the capacity demand on the user side is small (for example, about 1 to 3 horsepower), overshooting or hunting at room temperature occurs, which may impair the user's comfort in the air-conditioned space. there were.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a compressor that achieves multi-stage capacity control while reducing energy consumption and the like, and an air conditioner that includes the compressor. And
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above, the invention according to
[0008]
According to the present invention, when the shut-off valve of the power save means is closed, all compression work is performed in each compression element, and the compressor is operated at the rated capacity. Further, when the shut-off valve is opened, the fluid flows out of the compression space of one compression element only to the suction space of the other compression element due to the action of the check valve provided in the communication passage, and the compressor saves power. It is operated in the state where it was done.
[0009]
Further, according to the invention of
[0010]
According to the present invention, when the compression stopping means does not operate, all compression work is performed in each compression element, and the compressor is operated with the rated capacity. Further, when the compression stop means provided in a certain compression element is operated, no compression work is performed in the compression element, and the compressor is operated in a state where the capacity according to the displacement volume of the compression element is saved. .
[0011]
According to the third aspect of the present invention, there are provided a plurality of compression elements including a rotor which rotates eccentrically in a cylinder and a vane which slides on an outer peripheral surface of the rotor to define a suction space and a compression space. And a communication passage for allowing a compression space of one compression element to communicate with a suction space of another compression element at a predetermined phase, and a communication passage inside the communication passage. A shutoff valve that shuts off the flow of fluid in the power passage means provided in the communication path, and a check valve that allows the fluid to pass in only one direction; and a power saving means provided in at least one of the compression elements. There is proposed a device provided with a compression stopping means for communicating the suction space of the compression element with the compression space.
[0012]
According to the present invention, the compressor is operated not only with the rated capacity but also with the capacity saved in a plurality of stages depending on the operation states of the power saving means and the compression stopping means.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an air conditioner including the compressor according to any one of the first to third aspects.
[0014]
According to the present invention, for example, a constant speed compressor having two compression elements is provided in the outdoor unit, and the constant speed compressor is provided with power saving means for moving the refrigerant between the two compression elements. A compression stop means is provided for each. Thereby, by performing drive control of both the constant speed compressors and drive control of the power saving means and the compression stop means, multi-stage capacity control is realized without providing a refrigerant return circuit which causes energy loss. You.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner including one
[0016]
On the
[0017]
In the
[0018]
On the other hand, in the
[0019]
In the case of the present embodiment, the
[0020]
Hereinafter, the structure and operation of the power save mechanism according to the present embodiment will be described.
[0021]
The compression mechanism 61 of the
[0022]
In the case of the present embodiment, both
[0023]
The power save
[0024]
As shown in FIG. 3 (a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2), spool valve holes 91 are formed in the valve holes 85, 87, 89 so as to intersect in the horizontal direction. A
[0025]
In the case of the present embodiment, the valve holes 85, 87, 89 are closed by the large-diameter portion 95 of the
[0026]
The
[0027]
The above-described
[0028]
On the other hand, the
[0029]
In the present embodiment, when the power save
[0030]
At the same time as the closing of the
[0031]
When the
[0032]
Further, when the
[0033]
On the other hand, when stopping the power save
[0034]
Thus, the compression work in both the
[0035]
Next, the structure and operation of the compression stop mechanism according to the present embodiment will be described.
[0036]
A
[0037]
During normal operation, as shown in FIG. 4, the
[0038]
However, when the
[0039]
Thus, in the
[0040]
Next, the flow of the refrigerant during the cooling operation will be described.
[0041]
The gas refrigerant sucked into the
[0042]
After the flow rate of the liquid refrigerant is controlled by the
[0043]
The gas refrigerant vaporized in the
[0044]
On the other hand, during the heating operation, the four-way valve 9 is switched as shown by the broken line, and the flow of the refrigerant is also opposite to that during the cooling operation, as shown by the broken arrow. That is, the high-temperature high-pressure gas refrigerant discharged from the
[0045]
Hereinafter, the procedure of the capability control in the present embodiment will be described with reference to the schematic diagrams of FIGS. In the schematic diagram, for convenience of explanation, the
[0046]
That is, as shown in FIG. 14, when the target compression work is 4 hp, the
[0047]
When the target compression work is 3.5 horsepower, the
[0048]
When the target compression work is 3 hp, the
[0049]
When the target compression work is 2.5 horsepower, the
[0050]
When the target compression work is 2 hp, the
[0051]
When the target compression work is 1.5 horsepower, the
[0052]
When the target compression work is 1 hp, the
[0053]
When the target compression work is 0.5 hp, the
[0054]
As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, by controlling the drive of the power save
[0055]
This concludes the description of the specific embodiment, but aspects of the present invention are not limited to this embodiment. For example, in the above-described embodiment, a power save mechanism and a compression stop mechanism are provided in one constant speed compressor, but a power save mechanism and a compression stop mechanism are provided in one of a plurality of constant speed compressors. It may be provided. Further, in the above embodiment, the power save mechanism and the compression stop mechanism are provided in the twin rotor type constant speed compressor. However, the power save mechanism and the compression stop mechanism may be provided in the constant speed compressor having a triple rotor or more compression mechanism. . Further, as the power saving mechanism, for example, various structures such as providing a communication circuit and an electromagnetic valve outside the compressor casing are conceivable, and the amount of saving can be freely set. Further, a high-pressure refrigerant gas may be used as a drive source of the compression stop mechanism. In addition, the specific configuration of the refrigerant circuit and the like can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the power saving mechanism and the compression stop mechanism are provided in the multiple rotor type constant speed compressor in which the displacement volumes of the compression elements are different from each other, the refrigerant return control for discarding the compression work is performed. , Multi-stage capacity control can be performed without performing, and energy efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a refrigerant and electric circuit diagram showing an embodiment of an air conditioner according to the present invention.
FIG. 2 is a half vertical sectional view showing a structure of a power saving mechanism.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2;
FIG. 4 is a half cross-sectional view showing a non-operation state of a compression stop mechanism.
FIG. 5 is a half cross-sectional view showing an operation state of a compression stop mechanism.
FIG. 6 is a schematic view showing the operation of the embodiment.
FIG. 7 is a schematic view showing the operation of the embodiment.
FIG. 8 is a schematic view showing the operation of the embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the operation of the embodiment.
FIG. 10 is a schematic view showing the operation of the embodiment.
FIG. 11 is a schematic view showing the operation of the embodiment.
FIG. 12 is a schematic view illustrating the operation of the embodiment.
FIG. 13 is a schematic view illustrating the operation of the embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the target compression work and the operation of each mechanism.
[Explanation of symbols]
1 outdoor unit
3 indoor units
5 Compressor
27 1st solenoid valve
29 2nd solenoid valve
51 Outdoor ECU
69 Upper cylinder
70 Lower cylinder
77, 79 rotor
81 Power Save Mechanism
101 Compression stop mechanism
103 Electromagnetic stopper
105 Vane
121 Inhalation space
123 compression space
Claims (4)
一の圧縮要素における圧縮空間と他の圧縮要素における吸入空間とを所定の位相で連通させる連通路と、当該連通路内での流体の流通を遮断する遮断弁と、当該連通路に設けられ、流体を一方向のみに通過させる逆止弁とからなるパワーセイブ手段を備えたことを特徴とする圧縮機。It has a plurality of compression elements including a rotor that rotates eccentrically in a cylinder and a vane that slides on the outer peripheral surface of the rotor to define a suction space and a compression space, and the plurality of compression elements have different displacement volumes. A double-rotor compressor,
A communication path for communicating the compression space in one compression element with the suction space in the other compression element at a predetermined phase, a shutoff valve for shutting off the flow of fluid in the communication path, and provided in the communication path; A compressor comprising power save means comprising a check valve for allowing fluid to pass in only one direction.
前記圧縮要素の少なくとも一つに設けられ、その圧縮要素の吸入空間と圧縮空間とを連通させる圧縮停止手段を備えたことを特徴とする圧縮機。It has a plurality of compression elements including a rotor that rotates eccentrically in a cylinder and a vane that slides on the outer peripheral surface of the rotor to define a suction space and a compression space, and the plurality of compression elements have different displacement volumes. A double-rotor compressor,
A compressor provided with at least one of the compression elements and having a compression stop means for communicating a suction space and a compression space of the compression element.
一の圧縮要素における圧縮空間と他の圧縮要素における吸入空間とを所定の位相で連通させる連通路と、当該連通路内での流体の流通を遮断する遮断弁と、当該連通路に設けられ、流体を一方向のみに通過させる逆止弁とからなるパワーセイブ手段と、
前記圧縮要素の少なくとも一つに設けられ、その圧縮要素の吸入空間と圧縮空間とを連通させる圧縮停止手段と
を備えたことを特徴とする圧縮機。It has a plurality of compression elements including a rotor that rotates eccentrically in a cylinder and a vane that slides on the outer peripheral surface of the rotor to define a suction space and a compression space, and the plurality of compression elements have different displacement volumes. A double-rotor compressor,
A communication path for communicating the compression space in one compression element with the suction space in the other compression element at a predetermined phase, a shutoff valve for shutting off the flow of fluid in the communication path, and provided in the communication path; Power save means consisting of a check valve that allows fluid to pass only in one direction;
A compressor provided in at least one of the compression elements and comprising compression stop means for communicating a suction space and a compression space of the compression element.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105604950A (en) * | 2016-01-20 | 2016-05-25 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | Refrigeration equipment and variable-capacity compressor thereof |
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1997
- 1997-01-17 JP JP00698397A patent/JP3561598B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101931627B1 (en) | 2015-03-27 | 2018-12-21 | 가부시키가이샤 덴소 | Rotating cylinder type compressor |
CN105604950A (en) * | 2016-01-20 | 2016-05-25 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | Refrigeration equipment and variable-capacity compressor thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH10196568A (en) | 1998-07-31 |
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